專利名稱：用于提高癌癥治療療效的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來講涉及用于治療癌癥的方法和材料。更準(zhǔn)確地講，本發(fā)明涉及用于提高癌癥治療療效的方法和材料。
背景技術(shù)：
癌癥的常規(guī)治療涉及單獨(dú)或聯(lián)合使用化療藥、放射療法和外科手術(shù)。醫(yī)學(xué)技術(shù)已開發(fā)出基于前述療法的許多治療。本發(fā)明涉及可以用來提高前述治療療效的特殊材料。
半乳凝素(Galectin)包含一個(gè)由植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)的并且結(jié)合β-半乳糖苷糖的蛋白家族。這些蛋白可存在于細(xì)胞表面、細(xì)胞質(zhì)中和胞外液中。其分子量范圍一般為29-34Kd；它們對含β-半乳糖苷的物質(zhì)有親和力，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其在許多生物過程中起重要的作用，所述生物過程包括細(xì)胞遷移、細(xì)胞間附著、血管發(fā)生、細(xì)胞融合和其它細(xì)胞間相互作用以及基于免疫的反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。因此，半乳凝素的作用與癌癥和其它增生性疾病非常強(qiáng)地聯(lián)系在一起。盡管有許多表現(xiàn)出上述活性的半乳凝素，但是在涉及癌癥的細(xì)胞過程方面，強(qiáng)烈地牽涉半乳凝素-3和半乳凝素-1。
半乳凝素-3是一種分子量約30,000的糖結(jié)合蛋白。它由以下兩種不同的結(jié)構(gòu)基序組成一個(gè)包含其特征為膠原蛋白的Gly-X-Y串聯(lián)重復(fù)的氨基端部分，以及一個(gè)含有一個(gè)糖結(jié)合部位的羧基端部分。半乳凝素-3存在于幾乎所有的腫瘤中并且對于含有β-半乳糖苷的糖綴合物有結(jié)合親和性。相信半乳凝素-3在介導(dǎo)細(xì)胞間相互作用中起作用，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移。已發(fā)現(xiàn)具有高水平表達(dá)半乳凝素-3的細(xì)胞是更易于轉(zhuǎn)移的，且該細(xì)胞對由化療或放療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的抗性更強(qiáng)。在文獻(xiàn)中也報(bào)道了半乳凝素-3在促進(jìn)血管發(fā)生方面起作用。
半乳凝素-1是一種高度保守的14-15kD同二聚體，且是半乳凝素中最豐富的一種。它與已發(fā)現(xiàn)對細(xì)胞相互作用產(chǎn)生強(qiáng)烈調(diào)節(jié)作用的層粘連蛋白結(jié)合，所述細(xì)胞相互作用例如粘附、增殖、遷移和分化。在這方面，已發(fā)現(xiàn)半乳凝素-1強(qiáng)烈地影響不同細(xì)胞中的這些過程。相信半乳凝素-1和許多細(xì)胞生長因子以及白細(xì)胞介素的分泌相牽連。已發(fā)現(xiàn)半乳凝素-1在許多癌細(xì)胞中以極高的水平表達(dá)，且半乳凝素-1和轉(zhuǎn)移強(qiáng)烈地相牽連。
與本發(fā)明一致，已發(fā)現(xiàn)某些治療材料能與半乳凝素結(jié)合，從而使它們這些蛋白失去和其它糖類材料和/或細(xì)胞相互作用的活性。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用本發(fā)明的治療材料來處理具有半乳凝素的細(xì)胞，則可以抑制這些細(xì)胞與其它細(xì)胞和/或生物分子的相互作用，從而抑制血管發(fā)生并提高細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)療法例如化療或放療的功效。此外，這些材料可以抑制細(xì)胞間相互作用，從而通過抑制轉(zhuǎn)移而提高外科手術(shù)治療的療效；所述轉(zhuǎn)移常常被外科手術(shù)引起的細(xì)胞移動(dòng)啟動(dòng)。
正如將在下文詳細(xì)解釋的，本發(fā)明的材料通常由天然或合成的聚合物和寡聚體組成。其毒性極低且與迄今所用的癌癥治療協(xié)同相互作用，結(jié)果是提高癌癥治療的療效。通過使用本發(fā)明，可減少潛在毒性療法例如化療和放療的劑量。同樣，通過使用本發(fā)明來提高外科手術(shù)治療的療效。例如，由于本發(fā)明的方法用來抑制手術(shù)后的轉(zhuǎn)移過程，因此使用本發(fā)明則使外科醫(yī)生能在沒有被那使轉(zhuǎn)移事件突然發(fā)生的可能性限制的情況下，完成更具攻擊性的外科手術(shù)治療。在下文將討論本發(fā)明的這些優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本文公開了一種提高患者癌癥的治療性治療之功效的方法。所提高的治療可以包括化療、放療、外科手術(shù)及其組合。本發(fā)明的方法包括給予患者治療有效量的一種與半乳凝素結(jié)合的化合物。這種化合物可以在其它治療之前、之后或同時(shí)給予。
本發(fā)明的一類優(yōu)選治療材料包括一種具有連接在其上的側(cè)鏈的聚合物主鏈。所述側(cè)鏈被半乳糖單位或阿拉伯糖單位封端。這種材料可以是合成的、天然的或半合成的。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，該治療化合物包括一種用鼠李糖殘基間隔的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸主鏈。
一般而言，本發(fā)明的所述材料的分子量超過300道爾頓。一組特定的材料的分子量范圍為300-2,000道爾頓。在本發(fā)明的所述材料基于諸如果膠的復(fù)合糖的那些情況下，一組優(yōu)選的材料的分子量范圍為1-50千道爾頓。根據(jù)待治療癌癥的具體類型和輔助療法，可以通過口服、注射、經(jīng)皮或局部應(yīng)用，給予本發(fā)明的治療材料。
發(fā)明詳述本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，通過使用與半乳凝素相互作用的治療材料，可以提高諸如化療、外科手術(shù)和放療的癌癥常規(guī)治療的療效。
雖然已知半乳凝素在體外結(jié)合半乳糖和其它這樣的簡單糖，但是這些簡單糖在在調(diào)節(jié)體內(nèi)半乳凝素介導(dǎo)的細(xì)胞過程方面并不是治療上有效的。雖然不希望受推測的束縛，但是本發(fā)明人就此推定，這類比較小的糖分子不能可持續(xù)地阻斷、激活或抑制半乳凝素蛋白的其它部分，或者不能以其它方式與半乳凝素蛋白的其它部分相互作用。因此，用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選材料一般包括含結(jié)合糖位點(diǎn)的活性半乳凝素但具有其分子量略高于簡單糖的分子。這樣的分子的優(yōu)選最小分子量至少為300道爾頓，最通常最小分子量范圍為300-2,000道爾頓。某些尤其優(yōu)選的材料具有更高的分子量范圍。一類優(yōu)選的治療材料包含具有連接在其上的一種或多種糖例如半乳糖或阿拉伯糖的寡聚體或聚合物種類。所述寡聚體或聚合物主鏈可以是合成的或有機(jī)的。該類型的材料公開于美國專利號(hào)(EX SN 09/750,726)，所述專利的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。這類材料的優(yōu)選分子量范圍為300-50,000道爾頓，且一種特別的材料包含一種連接在其上的、半乳糖封端的側(cè)鏈的纖維素主鏈。應(yīng)該考慮到，在高分子量糖的分子量測定中存在一些固有的誤差，并且所測量出的分子量多少會(huì)取決于測量分子量所用的方法。本文所給出的分子量基于粘度測量法，而這樣的技術(shù)是本領(lǐng)域已知的。
屬于該大類的一組材料包含具有連接在其上的鼠李糖殘基的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸主鏈。據(jù)認(rèn)為在該類型的材料中，連接在所述主鏈上的末端半乳糖或阿拉伯糖單位與半乳凝素蛋白結(jié)合。所述分子的其余大量基團(tuán)增強(qiáng)所述化合物在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)應(yīng)答中的作用；如上文所討論的，雖然不希望受推測的束縛，但是本發(fā)明人相信，所述分子的其余大量基團(tuán)與所述半乳凝素蛋白的其余部分相互作用和/或延長所述糖部分與其結(jié)合。該大類的材料由下面的式I、式II和式III進(jìn)行描述，人們應(yīng)該知道可以制備該大類化合物的其它變異體并且可以按照本發(fā)明的原理使用所述變異體。
-[α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA]n-↑Xn-1(I)↑α-L-Arap-[α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA]n-↑Xn-1↑β-D-Galp其中n≥1。
β-D-Galp↓Xn-1(II)↓-[α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)]n-
其中n≥1。
α-L-Arap↓Xn-1(III)↓-[α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)]n-其中n≥1。
果膠是一種具有由多聚半乳糖醛酸主鏈與多個(gè)連接在其上的分支側(cè)鏈組成的高度分支結(jié)構(gòu)的復(fù)合糖。所述分支產(chǎn)生特征為“光滑”和“毛狀”的區(qū)域。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，果膠可以通過各種化學(xué)、酶促或物理處理而改性，使所述分子斷裂成具有線性化程度更高、帶有分支程度降低的連接鼠李糖殘基側(cè)鏈的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸主鏈的較小部分。該材料在本領(lǐng)域稱為改性果膠并且已證實(shí)了其在治療癌癥中的功效。盡管沒有和外科手術(shù)、化療或放療一起使用這種類型的半乳凝素阻斷劑材料。
美國專利5,895,784描述了改性果膠材料、其制備技術(shù)及用所述材料治療各種癌癥，所述專利的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。描述了所述′784專利中通過基于pH之改性方法制備的材料，其中將所述果膠置入溶液中并暴露于一系列編程變化的pH溶液中，導(dǎo)致分子的斷裂，產(chǎn)生治療上有效的改性果膠。所述′784專利中的材料最優(yōu)選用柑桔果膠制備；雖然人們應(yīng)該知道改性果膠可以用從如蘋果果膠等其它來源中獲得的果膠原料制備。另外，還可以通過酶促處理所述果膠或者通過物理過程例如加熱，完成改性過程。改性果膠及其制備技術(shù)和應(yīng)用的其它公開內(nèi)容也描述于美國專利5,834,442和美國專利申請順序號(hào)08/024,487中，所述專利的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。該類型的改性果膠的分子量范圍一般為1-50千道爾頓，一組優(yōu)選的所述材料的平均分子量約為1-15千道爾頓，一組具體材料的分子量約為10千道爾頓。
如現(xiàn)有技術(shù)所公開的，這樣的改性果膠材料具有抵抗各種癌癥的治療功效。這些材料與包括半乳凝素-1和半乳凝素-3在內(nèi)的半乳凝素相互作用，并且在該方面，也具有抵抗基于免疫的疾病的功效。按照本發(fā)明，通過使用與半乳凝素相互作用的果膠材料和其它材料而提高常規(guī)癌癥治療的效果。這些材料可以口服給予；或者通過靜脈內(nèi)注射給予；或者通過直接注射到受影響組織中給予，例子為通過注射到腫瘤部位中給予。在某些情況下，可在進(jìn)行外科手術(shù)時(shí)，局部應(yīng)用所述材料。同樣，可以使用例如經(jīng)皮遞藥系統(tǒng)、吸入法、皮下植入等其它技術(shù)。
既包括γ-射線又包括粒子束的癌癥放療以及溶瘤化療藥都是細(xì)胞毒性的；而其治療癌癥的療效則基于下述事實(shí)對于這樣的細(xì)胞毒性的治療，癌細(xì)胞通常比正常細(xì)胞更加敏感，這或者是因?yàn)榘┘?xì)胞的快速代謝，或者是因?yàn)榘┘?xì)胞用正常細(xì)胞所不用的生化途徑。相信這些治療通過激活程序性細(xì)胞死亡(也稱為細(xì)胞凋亡)而發(fā)揮其細(xì)胞毒性作用。如果細(xì)胞受到一種轉(zhuǎn)折水平的損害，則細(xì)胞經(jīng)歷凋亡。對于是經(jīng)歷細(xì)胞凋亡還是試圖內(nèi)部修復(fù)的細(xì)胞的決定，細(xì)胞凋亡的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之活動(dòng)和抗細(xì)胞凋亡的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之活動(dòng)之間的平衡則是重要的。已證實(shí)半乳凝素、尤其是半乳凝素-3既與細(xì)胞凋亡抗性有關(guān)、又與腫瘤進(jìn)程有關(guān)。
在用溶瘤劑例如順鉑、金雀異黃素等處理的細(xì)胞中，半乳凝素-3與抑制細(xì)胞凋亡相牽連。發(fā)現(xiàn)金雀異黃素在BT549細(xì)胞中于沒有可檢測細(xì)胞周期停滯的情況下有效地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，所述BT549細(xì)胞構(gòu)成一種不表達(dá)可檢測水平的半乳凝素-3的人乳房上皮細(xì)胞系。然而，如果用金雀異黃素處理半乳凝素-3轉(zhuǎn)染的BT549細(xì)胞，則在沒有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的情況下，發(fā)生細(xì)胞周期停滯在G(2)/M期(Lin等，Galectin-3 mediates genistein-induced G(2)/M arrest and inhibitsapoptosis(半乳凝素-3介導(dǎo)金雀異黃素誘導(dǎo)的G(2)/M停滯且抑制細(xì)胞凋亡).Carcinogenesis 2000Nov.；21(11)1941-5)。也發(fā)現(xiàn)雖然BT549細(xì)胞經(jīng)歷失巢凋亡(anoikis)，但過量表達(dá)半乳凝素-3的BT549細(xì)胞在沒有可檢測細(xì)胞死亡的情況下應(yīng)答由G1停滯誘導(dǎo)的細(xì)胞粘著的喪失。各項(xiàng)研究也提示，對于轉(zhuǎn)移期間在循環(huán)過程中的擴(kuò)散癌細(xì)胞中不依賴貼壁細(xì)胞的存活，半乳凝素-3是一個(gè)關(guān)鍵性的決定因素(Kim等，Cell cycle arrest and inhibition of anoikis by galectin-3 in humanbreast epithelial cells(在人乳房上皮細(xì)胞中由于半乳凝素-3的細(xì)胞周期停滯和anoikis的抑制).Cancer Res.1999 Aug.15；59(16)4148-54)。
此外還證明了半乳凝素-3通過調(diào)節(jié)細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞-基質(zhì)相互作用來保護(hù)細(xì)胞，使其不經(jīng)歷細(xì)胞凋亡；并且已證明半乳凝素-3與腫瘤進(jìn)程和轉(zhuǎn)移有關(guān)。當(dāng)比較半乳凝素-3轉(zhuǎn)染的人乳腺癌細(xì)胞和不表達(dá)半乳凝素-3的其親代細(xì)胞系時(shí)，發(fā)現(xiàn)所述過量表達(dá)的細(xì)胞(1)對具有直接作用的和/或通過增加特定整聯(lián)蛋白的表達(dá)而起作用的層粘連蛋白、纖連蛋白和玻連蛋白而言具有顯著增強(qiáng)的粘附力；所述細(xì)胞也表現(xiàn)出(2)與細(xì)胞鋪展有關(guān)的這些細(xì)胞骨架元件即微絲的重建模；以及(3)當(dāng)暴露于不同的細(xì)胞凋亡刺激物例如細(xì)胞因子及照射時(shí)，提高存活率(Matarrese等，Galectin-3 overexpression protects fromapoptosis by improving cell adhesion properties(半乳凝素-3的過量表達(dá)由于改善細(xì)胞的粘附特性而防止細(xì)胞凋亡).Int.J.Cancer 2000 Feb.15；85(4)545-54)。
同樣，證明了半乳凝素在促進(jìn)血管發(fā)生方面的作用。已知為了原發(fā)性腫瘤生長或轉(zhuǎn)移，細(xì)胞必須釋放出指導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞形成滋養(yǎng)并支持腫瘤細(xì)胞的血管的化學(xué)信息。也證明了半乳凝素與轉(zhuǎn)移過程和血管生成過程有關(guān)。證明了半乳凝素-3影響趨化性和形態(tài)，且證明了半乳凝素-3在體外刺激IIUV-EC-C的毛細(xì)血管形成而在體內(nèi)刺激血管發(fā)生。內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生是一個(gè)被特異性糖和抗體中和的糖依賴性過程。這些研究結(jié)果證實(shí)了內(nèi)皮細(xì)胞表面的糖類識(shí)別事件可以誘導(dǎo)一種導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的分化和血管發(fā)生的信號(hào)級聯(lián)(Nangia-Makker等，Galectin-3 induces endothelial cell morphogenesis andangiogenesis(半乳凝素-3誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生及血管發(fā)生).Am.J.Pathol.2000Mar.；156(3)899-909)。已證實(shí)本發(fā)明的材料與半乳凝素相互作用并且抑制血管發(fā)生。
顯然，已證明了一般的半乳凝素和特殊的半乳凝素-3對癌細(xì)胞的生長和增殖具有不同的且很重要的作用。而且，阻斷或中和半乳凝素活性的化合物則抑制血管發(fā)生并且促進(jìn)細(xì)胞凋亡。因此，這樣的材料會(huì)有益地提高溶瘤治療的效果。同樣，已證明這樣的材料將強(qiáng)烈地抑制血管發(fā)生和/或轉(zhuǎn)移；因此，這些材料將防止或最大限度地減少由于外科手術(shù)破壞腫瘤部位而誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)移事件。
與本發(fā)明一致，將結(jié)合半乳凝素的治療材料給予患者，從而配合諸如外科手術(shù)、放療或化療的常規(guī)治療。最優(yōu)選在給予所述常規(guī)治療之前給予該材料，以便使該材料能有足夠時(shí)間與腫瘤中的或非癌細(xì)胞中的半乳凝素相互作用并與其結(jié)合。根據(jù)癌癥性質(zhì)和治療，可以在正在給予其它治療的同時(shí)和/或其后，連續(xù)給予結(jié)合半乳凝素的治療材料。可以以單劑量或多次劑量給予所述結(jié)合半乳凝素的材料。在某些情況下，至少在常規(guī)治療之前數(shù)天，開始給予所述治療材料；而在其它情況下，或者在給予常規(guī)治療之前，或者在給予常規(guī)治療的同時(shí)，立即開始給予。在某些情況下，特別在外科治療方面，既可在治療之前、治療期間，又可在治療之后，有利地給予所述糖類材料。
上面的討論主要涉及改性果膠材料以及與半乳凝素-1和半乳凝素-3相互作用的材料；然而人們應(yīng)該知道，同樣知道其它半乳凝素與各種各樣癌癥的進(jìn)程有關(guān)，且改性果膠材料以及上文討論的其它治療材料都與半乳凝素相互作用。因此，在實(shí)施本發(fā)明中可以使用其它的材料和方法。上述討論和描述是舉例說明具體的實(shí)施方案，但并不意味著是用來限制本發(fā)明的實(shí)施。本發(fā)明范圍僅受以下權(quán)利要求書、包括所有等同實(shí)施方案的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于提高患者癌癥的治療性治療之功效的方法，所述治療性治療選自化療、放療、外科手術(shù)和它們的組合治療，所述方法包括下述步驟給予所述患者治療有效量的一種與半乳凝素結(jié)合的化合物；且給予所述患者所述治療性治療。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述半乳凝素存在于所述患者組織的細(xì)胞表面。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物與半乳凝素-1或半乳凝素-3結(jié)合。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物包含一種具有連接在其上的側(cè)鏈的聚合物主鏈，所述側(cè)鏈被一個(gè)半乳糖單位或阿拉伯糖單位封端。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物包含一種被鼠李糖殘基間隔的基本上脫甲氧基化多聚半乳糖醛酸。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物包含一種糖。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述糖類包含一種分支糖。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物包含改性果膠。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述改性果膠包含一種pH改性果膠。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述改性果膠包含一種酶促改性果膠。
11.權(quán)利要求8的方法，其中所述改性果膠包括一種熱改性果膠。
12.權(quán)利要求8的方法，其中所述改性果膠包括一種改性柑桔果膠。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物的分子量至少為300道爾頓。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物的分子量范圍為300-2000道爾頓。
15.權(quán)利要求8的方法，其中所述改性果膠的分子量范圍為1-50千道爾頓。
16.權(quán)利要求8的方法，其中所述改性果膠的分子量范圍為1-15千道爾頓。
17.權(quán)利要求8的方法，其中所述改性果膠的分子量約為10千道爾頓。
18.權(quán)利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括將所述化合物注射到所述患者體內(nèi)。
19.權(quán)利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括將所述化合物口服給予所述患者。
20.權(quán)利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括在給予所述患者所述治療性治療之前，將所述化合物給予所述患者。
21.權(quán)利要求1的方法，其中將所述化合物給予所述患者的所述步驟包括在給予所述患者所述治療性治療之后，將所述化合物給予所述患者。
22.權(quán)利要求1的方法，其中將所述化合物與所述治療性治療同時(shí)給予。
全文摘要
通過使用一種結(jié)合半乳凝素并與其相互作用的治療材料，來提高諸如外科手術(shù)、化療和放療的癌癥常規(guī)治療的功效。該治療材料可以增加細(xì)胞凋亡，從而提高溶瘤劑的療效。該治療材料也可以抑制血管發(fā)生，從而調(diào)節(jié)腫瘤生長和/或轉(zhuǎn)移。
文檔編號(hào)A61K45/00GK1543351SQ02816003
公開日2004年11月3日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者巖 張, 張巖, V·薩塞克 申請人:格里科基因系統(tǒng)公司